CN103606314A - 一种煤矿主井提升用虚拟实训操作*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤矿主井提升用虚拟实训操作***,该煤矿主井提升用虚拟实训操作***包括:上位机模块、下位机模块、数模转换模块。本发明通过虚拟现实、三维动画、计算机控制等技术,按照1:1制作设备操作台,再现井下设备操作环境,对设备工作原理、动作进行仿真,将井下设备搬到实验室,也可以实现设备的多人协同操作,根本上改变了煤矿设备操作的培训模式。本发明旨在开发煤矿主井提升***虚拟实训操作台,用于煤矿主井提升***仿真培训,可以实现提升机司机、井底煤仓信号工的协同模拟训练,直观性强,培训效果好,降低了培训成本。此外,本发明结构简单,操作方便,实现了提升机司机、井底煤仓信号工的协同模拟训练。
Description
技术领域
本发明属于煤矿主井提升***仿真培训技术领域,尤其涉及一种煤矿主井提升用虚拟实训操作***。
背景技术
目前煤矿设备操作培训,一方面主要靠理论培训和“传帮带”方式进行,另一方面靠投资修建的实操基地方式,理论培训主要靠教师课堂教学,脱离井下环境,内容较为抽象,培训效果较差,传帮带方式,学***和素质影响,按照井下模式修建实操基地的做法,投资大、只适合小型***,对于像主提升机***的大型设备不现实。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种煤矿主井提升用虚拟实训操作***,旨在解决现有的煤矿设备操作培训存在的脱离井下环境,内容较为抽象,培训效果较差和成本高的问题。
本发明实施例是这样实现的,一种煤矿主井提升用虚拟实训操作***,该煤矿主井提升用虚拟实训操作***包括:
用于为虚拟实训操作***提供操作平台,对操作进行仿真模拟的上位机模块;
通过数模转换模块与上位机模块连接,用于获取井底信号和操作信号的下位机模块;
用于实现上位机模块和下位机模块通讯,使得数字信号和模拟信号相互转换的数模转换模块。
进一步,上位机模块还包括:计算机、显示终端、仿真操作模块;
计算机用于为仿真模拟提供运算和实施平台;
显示终端与计算机连接,用于对计算机的仿真模拟结果进行显示;
仿真操作模块,与计算机连接,用于在计算机上运行仿真模拟的操作,并提出规范化的要求,实现对提煤箕斗运行状态、模式选择、煤炭装卸进行三维仿真。
进一步,下位机模块还包括:司机操作模块、司机操作控制通信模块、井底信号操作模块、井底信号控制通信模块;
司机操作模块用于实现操作员对提升机的操作功能;
司机操作控制通信模块与司机操作模块连接,用于实现司机操作模块的通讯控制;
井底信号操作模块通过井底信号控制通信模块与司机操作模块连接,用于模拟显示提升机设备的工作状态;
井底信号控制通信模块与井底信号操作模块连接,用于实现井底信号操作模块的通讯控制。
进一步,司机操作模块包括2个操作手柄,20个控制按钮,36个指示灯,1个液晶屏;
2个操作手柄分别实现刹车、调速控制,20个控制按钮分别实现后备模式、自动模式、手动模式、井筒检查模式、首绳检查模式、尾绳检查模式六类工作模式的各种控制功能,36个指示灯反映各种提升状态,1个液晶屏内模拟显示各种静态、动态提升参数和速度图、力图各种工作曲线。
本发明的另一目的在于提供一种仿真操作模块的设计方法,该仿真操作模块的设计方法包括以下步骤:
建立罐笼提升***部分实体模型并完成***初次装配,同时利用ADAMS与Pro/E之间图形数据的无缝连接技术将***部分模型成功导入ADAMS仿真平台;
利用ADAMS宏程序完成了相应钢丝绳创建;
通过对虚拟样机模型进行运动学及动力学仿真分析,获取主轴角速度及角加速度、罐笼运行高度、速度、加速度重要运动学曲线,提升***拖动力及主轴功率消耗动力学曲线。
进一步,利用ADAMS宏完成了相应钢丝绳创建的方法为:1)拍照片;2)建立三维模型;3)导入模型。
本发明提供的煤矿主井提升用虚拟实训操作***,通过虚拟现实、三维动画、计算机控制等技术,按照1:1制作设备操作台,再现井下设备操作环境,对设备工作原理、动作进行仿真,将井下设备搬到实验室,也可以实现设备的多人协同操作,根本上改变了煤矿设备操作的培训模式。本发明旨在开发煤矿主井提升***虚拟实训操作台,用于煤矿主井提升***仿真培训,可以实现提升机司机、井底煤仓信号工的协同模拟训练,直观性强,培训效果好,降低了培训成本。此外,本发明结构简单,操作方便,实现了提升机司机、井底煤仓信号工的协同模拟训练。
本发明的优益效果:
1、培训手段新,效果良好,采用3D仿真技术,模拟真实操作环境,实现人机交互操作,对提升***的操作技术要求、基本结构、工作原理、故障处理等都能在模拟的三维环境下,实现提升机司机、井底信号工进行协同模拟操作,该发明采用先进的虚拟现实技术、人机交互等先进技术,培训手段新,直观性强,能有效提高培训效果;
2、有效降低培训成本,节约培训经费。该主井提升***虚拟实训操作台为一次性投入,在长期的提升***培训中可以重复使用,培训内容可以无限增加,也可以根据具体矿井情况进行修改,相比部分矿井建立“实训基地”的方式来说投入较低,另外,培训环境采用计算机仿真技术再现,相对于“传帮带”方式则显得更加安全可靠;
3、能够实现多工种协同操作,本操作台通过主控计算机,能够实现提升机司机、井底煤仓信号工进行协同模拟操作,这比各个工种单独通过理论、现场操作等培训方式更加直接,效果更加良好;
4、有利于缩短培训周期,更有利于提高培训合格率,该操作台可以根据矿上的具体情况,可以定制开发,也不存在安全隐患,培训方式更加先进,受训人员兴趣更高,效果良好,能够使培训的周期明显缩短,培训合格率也能得到提高;
5、培训内容更加丰富,有利于煤矿安全生产与事故隐患处理的统一协调。本实训操作台采用软硬件结合方式,实际提升***所有的操作技术要求均能够模拟仿真,对一些安全事故、隐患处理、故障诊断等也能够进行模拟仿真,使安全事故切实看得见,培训内容可以无限丰富,也有利于煤矿安全生产与事故隐患处理的统一协调。
附图说明
图1是本发明实施例提供的煤矿主井提升用虚拟实训操作***的结构示意图;
图2是本发明实施例提供的仿真操作模块的设计流程图;
图中:1、上位机模块;1-1、计算机;1-2、显示终端;1-3、仿真操作模块;2、下位机模块;2-1、司机操作模块;2-1-1、控制按钮;2-1-2、操作手柄;2-1-3、显示模块;2-2、司机操作控制通信模块;2-3、井底信号操作模块;2-4、井底信号控制通信模块;3、数模转换模块。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
图1示出了本发明提供的煤矿主井提升用虚拟实训操作***结构。为了便于说明,仅仅示出了与本发明相关的部分。
本发明实施例的煤矿主井提升用虚拟实训操作***,该煤矿主井提升用虚拟实训操作***包括:
用于为虚拟实训操作***提供操作平台,对操作进行仿真模拟的上位机模块;
通过数模转换模块与上位机模块连接,用于获取井底信号和操作信号的下位机模块;
用于实现上位机模块和下位机模块通讯,使得数字信号和模拟信号相互转换的数模转换模块。
作为本发明实施例的一优化方案,上位机模块还包括:计算机、显示终端、仿真操作模块;
计算机用于为仿真模拟提供运算和实施平台;
显示终端与计算机连接,用于对计算机的仿真模拟结果进行显示;
仿真操作模块,与计算机连接,用于在计算机上运行仿真模拟的操作,并提出规范化的要求,实现对提煤箕斗运行状态、模式选择、煤炭装卸进行三维仿真。
作为本发明实施例的一优化方案,下位机模块还包括:司机操作模块、司机操作控制通信模块、井底信号操作模块、井底信号控制通信模块;
司机操作模块用于实现操作员对提升机的操作功能;
司机操作控制通信模块与司机操作模块连接,用于实现司机操作模块的通讯控制;
井底信号操作模块通过井底信号控制通信模块与司机操作模块连接,用于模拟显示提升机设备的工作状态;
井底信号控制通信模块与井底信号操作模块连接,用于实现井底信号操作模块的通讯控制。
作为本发明实施例的一优化方案,司机操作模块包括2个操作手柄,20个控制按钮,36个指示灯,1个液晶屏;
2个操作手柄分别实现刹车、调速控制,20个控制按钮分别实现后备模式、自动模式、手动模式、井筒检查模式、首绳检查模式、尾绳检查模式六类工作模式的各种控制功能,36个指示灯反映各种提升状态,1个液晶屏内模拟显示各种静态、动态提升参数和速度图、力图各种工作曲线。
下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
如图1所示,本发明实施例的煤矿主井提升用虚拟实训操作***主要由上位机模块1、计算机1-1、显示终端1-2、仿真操作模块1-3、下位机模块2、司机操作模块2-1、控制按钮2-1-1、操作手柄2-1-2、显示模块2-1-3、司机操作控制通信模块2-2、井底信号操作模块2-3、井底信号控制通信模块2-4、数模转换模块3组成;
上位机模块1用于为虚拟实训操作***提供操作平台,对操作进行仿真模拟;
上位机模块1还包括:计算机1-1、显示终端1-2、仿真操作模块1-3;
计算机1-1用于为仿真模拟提供运算和实施平台;
显示终端1-2与计算机1-1连接,用于对计算机1-1的仿真模拟结果进行显示;
仿真操作模块1-3,与计算机1-1连接,用于在计算机1-1上,运行仿真模拟的操作,并提出规范化的要求,实现对提煤箕斗运行状态、模式选择、煤炭装卸等进行三维仿真;
下位机模块2,通过数模转换模块3连接上位机模块1,用于为计算机1-1提供硬件支持,将井底信号和操作信号传送至计算机1;
下位机模块2还包括:司机操作模块2-1、司机操作控制通信模块2-2、井底信号操作模块2-3、井底信号控制通信模块2-4;
司机操作模块2-1用于实现操作员对提升机的操作功能;主要包括2个操作手柄2-1-2,20个控制按钮2-1-1,36个指示灯,1个液晶屏;2个操作手柄2-1-2分别实现刹车、调速控制,20个控制按钮2-1-1分别实现后备模式、自动模式、手动模式、井筒检查模式、首绳检查模式、尾绳检查模式等六类工作模式的各种控制功能,36个指示灯反映各种提升状态,1个液晶屏内模拟显示各种静态、动态提升参数和速度图、力图等各种工作曲线;
司机操作控制通信模块2-2与司机操作模块2-1连接,用于实现司机操作模块2-1的通讯控制;
井底信号操作模块2-3通过井底信号控制通信模块2-4与司机操作模块2-1连接,用于模拟显示提升机设备的工作状态;
井底信号控制通信模块2-4与井底信号操作模块2-3连接,用于实现井底信号操作模块2-3的通讯控制;
数模转换模块3用于连接上位机模块1和下位机模块2,用于实现上位机模块1和下位机模块2的相互通讯。
如图2所示,本发明实施例的仿真操作模块的设计流程包括以下步骤:
S201:建立罐笼提升***部分实体模型并完成***初次装配,同时利用ADAMS与Pro/E之间图形数据的无缝连接技术将***部分模型成功导入ADAMS仿真平台;
S202:利用ADAMS宏程序完成了相应钢丝绳创建;
S203:通过对虚拟样机模型进行运动学及动力学仿真分析,获取主轴角速度及角加速度、罐笼运行高度、速度、加速度重要运动学曲线,提升***拖动力及主轴功率消耗动力学曲线。
本发明实现了提升机司机、井底煤仓信号工的协同模拟训练,结构简单,操作方便。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种煤矿主井提升用虚拟实训操作***,其特征在于,该煤矿主井提升用虚拟实训操作***包括:
用于为虚拟实训操作***提供操作平台,对操作进行仿真模拟的上位机模块;
通过数模转换模块与上位机模块连接,用于获取井底信号和操作信号的下位机模块;
用于实现上位机模块和下位机模块通讯,使得数字信号和模拟信号相互转换的数模转换模块。
2.如权利要求1所述的煤矿主井提升用虚拟实训操作***,其特征在于,上位机模块还包括:计算机、显示终端、仿真操作模块;
计算机用于为仿真模拟提供运算和实施平台;
显示终端与计算机连接,用于对计算机的仿真模拟结果进行显示;
仿真操作模块,与计算机连接,用于在计算机上运行仿真模拟的操作,并提出规范化的要求,实现对提煤箕斗运行状态、模式选择、煤炭装卸进行三维仿真。
3.如权利要求1所述的煤矿主井提升用虚拟实训操作***,其特征在于,下位机模块还包括:司机操作模块、司机操作控制通信模块、井底信号操作模块、井底信号控制通信模块;
司机操作模块用于实现操作员对提升机的操作功能;
司机操作控制通信模块与司机操作模块连接,用于实现司机操作模块的通讯控制;
井底信号操作模块通过井底信号控制通信模块与司机操作模块连接,用于模拟显示提升机设备的工作状态;
井底信号控制通信模块与井底信号操作模块连接,用于实现井底信号操作模块的通讯控制。
4.如权利要求3所述的煤矿主井提升用虚拟实训操作***,其特征在于,司机操作模块包括2个操作手柄,20个控制按钮,36个指示灯,1个液晶屏;
2个操作手柄分别实现刹车、调速控制,20个控制按钮分别实现后备模式、自动模式、手动模式、井筒检查模式、首绳检查模式、尾绳检查模式六类工作模式的各种控制功能,36个指示灯反映各种提升状态,1个液晶屏内模拟显示各种静态、动态提升参数和速度图、力图各种工作曲线。
5.一种仿真操作模块的设计方法,其特征在于,该仿真操作模块的设计方法包括以下步骤:
建立罐笼提升***部分实体模型并完成***初次装配,同时利用ADAMS与Pro/E之间图形数据的无缝连接技术将***部分模型成功导入ADAMS仿真平台;
利用ADAMS宏完成了相应钢丝绳创建;
通过对虚拟样机模型进行运动学及动力学仿真分析,获取主轴角速度及角加速度、罐笼运行高度、速度、加速度重要运动学曲线,提升***拖动力及主轴功率消耗动力学曲线。
6.如权利要求5所述的仿真操作模块的设计方法,其特征在于,利用ADAMS宏完成了相应钢丝绳创建的方法为:1)拍照片;2)建立三维模型;3)导入模型。
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